KR20070004985A - Mehtod and apparatus for countering mold deflection and misalignment using active material elements - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 능동 재료 소자가 주형 구조 내의 휨을 검출 및/또는 상쇄하기 위하여 사출 성형 기계 장비(예를 들면, 삽입체 스택) 내에서 사용되는, 주형 휨 및 주형 오정렬을 상쇄하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. "능동 재료"는 피에조액츄에이터, 피에조세라믹, 전왜체(electrostrictor), 자왜체(magnetostrictor), 형상 기억 합금 등과 같은 형상 변경 재료의 그룹이다. 본 발명에서, 이들은 주형 구조물에서 휨을 상쇄하도록 사출 주형에 사용되어, 성형 물품의 품질 및 주형 구성부품의 수명을 향상시키고, 수지 밀봉을 향상시킨다. 능동 재료 소자는 센서 및/또는 액츄에이터로서 사용될 수도 있다.The present invention relates to a method and apparatus for canceling mold warpage and mold misalignment, wherein active material elements are used in injection molding machine equipment (eg, insert stacks) to detect and / or offset warpage in a mold structure. will be. An "active material" is a group of shape changing materials, such as piezo actuators, piezoceramics, electrostrictors, magnetostrictors, shape memory alloys, and the like. In the present invention, they are used in injection molds to offset warpage in the mold structure, improving the quality of the molded article and the life of the mold components and improving the resin sealing. Active material elements may be used as sensors and / or actuators.
능동 재료는 일 형태의 에너지를 다른 형태로 변환할 수 있는 트랜스듀스로서 특징지어진다. 예를 들면, 피에조액츄에이터(또는 모터)는 입력 전기 에너지를 소자의 치수 변화를 일으키는 기계적인 에너지로 변환하고, 반면에 피에조 센서(또는 발전기)는 기계적인 에너지-소자의 치수 형상의 변화-를 전기적인 에너지로 변환한다. 피에조세라믹 트랜스듀스의 일 예는 베르크하우스(Berghaus)에게 허여된 미국 특허 제5,237,238호에 도시된다. 마르코 쥐스템아날뤼제 운트 엔트비클룽 게엠베하(Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH)는 독일 데-85221 다하우 한스-뵈클러 슈트라세 2 소재의 압전 액츄에이터의 하나의 공급처이고, 그의 광고 자료 및 웹사이트가 그러한 장치를 설명한다. 전형적으로 피에조세라믹 삽입체에 1000 볼트 전위의 인가는 이를 두께에서 대략 0.0015"/인치로 "성장"시킨다. 다른 공급처인 메인주 메드포드 소재의 미데 테크놀로지 코포레이션(Mide Technology Corporation)은 자왜체 및 형상 기억 합금을 포함한 다양한 능동 재료를 가지고 있으며, 그의 광고 자료 및 웹사이트는 재료 사양 및 다른 공개된 세부 사항을 포함하여, 그러한 장치를 설명한다.Active materials are characterized as transduces that can convert one form of energy into another. For example, a piezo actuator (or motor) converts input electrical energy into mechanical energy causing a dimensional change of the device, while a piezo sensor (or generator) converts mechanical energy-a change in the dimensional shape of the device. To energy. One example of a piezoceramic transducer is shown in US Pat. No. 5,237,238 to Berghaus. Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH is a supplier of piezoelectric actuators in Dau-Haus-Weckler Strasse 2, De-85221, Germany, whose advertising materials and websites are Describe the device. Typically the application of a 1000 volt potential to the piezoceramic insert “grows” it to approximately 0.0015 ”/ inch in thickness. The other source, Mid Technology Corporation of Medford, Maine, is a magnetostrictive and shape memory. It has various active materials, including alloys, and its advertising materials and websites describe such devices, including material specifications and other published details.
도1은 다중 공동 예비 성형체 주형의 개략도를 도시한다. 사출된 용융 플라스틱은 스프루 부쉬(10)를 통해서 유입하고 각각의 주형 공동(13)을 위한 개별 노즐(12)로 연결되는 다중 매니폴드(11) 내에 포함된 채널로 나뉜다. 매니폴드(11)는 매니폴드판(12) 및 매니폴드 지지판(15)에 만들어진 컷아웃(cutout)에 포함된다. 비록 매니폴드판(14) 및 매니폴드 지지판(15)을 연결하는 매니폴드 구조를 통해 연장하는 지지체(도시 생략)가 보통 있지만, 주형의 반부의 결합된 구조는 원하는 것보다 덜 단단한다.1 shows a schematic view of a multiple cavity preform mold. The injected molten plastic is divided into channels contained in
도2는 과장된 형태로 매니폴드판(11)이 성형 조건 하에서 16에서 휘어질 수 있는 형태를 도시한다. 이 휨의 효과는 다중 성형 스택(17)을 불균일하게 지지하여, 각각의 스택마다 변하는 품질의 부품을 생산한다. 매니폴드판 휨을 최소화하고 모든 성형 스택에 대하여 균일화된 지지를 제공하는 수단을 제공하는 것이 바람 직하다.2 shows a form in which the
브라운에게 허여된 미국 특허 제4,556,377호는 얇은 벽 용도를 위한 자기-중심맞춤 주형 스택 설계를 개시한다. 스프링 장전 볼트(spring loaded bolts)는 코어 삽입체가 상호고정 테이퍼를 통해 주형의 공동 반부와 정렬하는 것을 허용하는 동시에 코어판 내의 코어 삽입체를 보유하는 데에 사용된다. 비록 브라운이 코어와 공동 사이의 정렬을 향상시키고 코어 시프트("오프셋")의 효과를 감소시키는 수단을 개시하지만, 능동적인 방식으로 이러한 시프팅을 실제로 측정하여 정정하는 것에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.U. S. Patent No. 4,556, 377 to Brown discloses a self-centering mold stack design for thin wall applications. Spring loaded bolts are used to hold the core insert in the core plate while allowing the core insert to align with the cavity half of the mold via interlocking taper. Although Brown discloses a means of improving alignment between the core and the cavity and reducing the effect of the core shift (“offset”), there is no disclosure of actually measuring and correcting such shifting in an active manner.
전술된 문제점을 극복하고 사출 성형 기계에 제공된 주형에서 휨 및 오정렬을 검출 및/또는 정정하기 위한 효과적이고 효율적인 수단을 제공하는 사출 성형 기계 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 이점이다.It is an advantage of the present invention to provide an injection molding machine apparatus and method which overcomes the above mentioned problems and provides an effective and efficient means for detecting and / or correcting warpage and misalignment in molds provided in injection molding machines.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 코어 및 코어판을 갖는 사출 주형을 위한 구조물 및/또는 기능이 제공된다. 능동 재료 센서는 코어와 코어판 사이에서 위치되도록 구성되고 코어와 코어판 사이에서 힘을 감지하고 대응하는 감지 신호를 발생하도록 구성된다. 배선 구조물이 사용 시에 능동 재료 센서에 결합되어 감지 신호를 전달하도록 구성된다.According to a first aspect of the invention, a structure and / or function is provided for an injection mold having a core and a core plate. The active material sensor is configured to be positioned between the core and the core plate and is configured to sense a force between the core and the core plate and generate a corresponding sensing signal. The wiring structure is configured to be coupled to the active material sensor in use to deliver a sense signal.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 제1 표면과 제2 표면을 갖는 사출 주형을 위한 제어 장치를 위한 구조 및/또는 기능이 제공된다. 능동 재료 센서는 사출 성형 기계의 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치되도록 구성되고 제1 표면과 제2 표면 사이의 압축력을 감지하여 대응하는 감지 신호를 발생한다. 송신 구조물은 사용 시에 능동 재료 센서로부터 감지 신호를 송신하도록 구성된다.According to a second aspect of the invention, a structure and / or function is provided for a control device for an injection mold having a first surface and a second surface. The active material sensor is configured to be disposed between the first surface and the second surface of the injection molding machine and senses the compressive force between the first surface and the second surface to generate a corresponding sensing signal. The transmission structure is configured to transmit a sense signal from the active material sensor in use.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 사출 성형 기계의 제1 및 제2 표면 사이에서 휨을 제어하는 구조 및/또는 단계가 제공된다. 피에조세라믹 액츄에이터는 사출 성형 기계의 제1 및 제2 표면 사이에 배치되도록 구성되어 작동 신호를 수신하고 제1 표면 및 제2 표면 사이에서 팽창력을 발생한다. 송신 구조물은 피에조세라믹 액츄에이터에 작동 신호를 송신하도록 구성된다.According to a third aspect of the invention, a structure and / or step is provided for controlling warpage between first and second surfaces of an injection molding machine. The piezoceramic actuator is configured to be disposed between the first and second surfaces of the injection molding machine to receive an actuation signal and to generate an expansion force between the first and second surfaces. The transmission structure is configured to transmit an actuation signal to the piezoceramic actuator.
본 발명의 현재의 바람직한 구성의 예시적인 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.Exemplary embodiments of the presently preferred configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 다공동 예비성형체 주형의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a multicavity preform mold.
도2는 기계 클램핑 하에서 사출 성형에 의해 휘어진 다공동 예비성형체 주형의 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a multi-cavity preform mold bent by injection molding under mechanical clamping.
도3은 본 발명에 따른 실시예를 포함하는 코어 로크식(core lock style) 예비성형체 성형 스택의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a core lock style preform forming stack comprising an embodiment according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 실시예를 포함하는 공동 로크식(cavity lock style) 예비성형체 성형 스택의 개략도이다.4 is a schematic view of a cavity lock style preform forming stack comprising an embodiment according to the present invention.
도5는 코어 시프트 문제점을 나타내는 전형적인 얇은벽 용기 성형 스택의 개략도이다.5 is a schematic of an exemplary thin wall container forming stack showing core shift problems.
도6은 본 발명에 따른 실시예를 포함하는 전형적인 얇은벽 용기 성형 스택의 개략도이다.6 is a schematic of an exemplary thin wall container forming stack comprising an embodiment according to the present invention.
도7은 본 발명에 따른 실시예를 포함하는 얇은벽 용기 성형 스택의 개략적인 평면도이다.7 is a schematic plan view of a thin wall container forming stack including an embodiment according to the present invention.
도8은 본 발명의 다른 실시예를 포함하는 전형적인 얇은벽 용기 성형 스택의 개략도이다.8 is a schematic of an exemplary thin wall container forming stack incorporating another embodiment of the present invention.
1. 도입1. Introduction
능동 재료 소자가 사출 주형의 휨 및 오정렬을 검출 및/또는 정정하는 역할을 하는 몇몇 실시예에 대하여 본 발명이 설명될 것이다. 그러나, 능동 재료 센서 및/또는 액츄에이터는 오정렬 및/또는 밀봉 문제점이 일어날 수 있는 사출 성형 장치의 임의의 위치에 위치될 수도 있다. 이러한 능동 재료 소자에 대한 다른 적용은 (1) "능동 재료 소자를 사용하여 사출 성형 기계로부터 배출을 돕기 위한 방법 및 장치", (2) "능동 재료 소자를 사용하여 조정 가능한 고온 러너 조립체 시일 및 팁 높이를 제공하기 위한 방법 및 장치", (3) "능동 재료 소자를 사용하여 통기구 갭을 제어하기 위한 방법 및 장치", (4) "능동 재료 소자를 사용하여 주형 구성요소 로킹을 위한 방법 및 장치", (5) "능동 재료 소자를 사용하여 사출 성형 기계 내의 용융물을 진동시키기 위한 방법 및 장치", (6) "능동 재료 소자를 사용하는 사출 압축 성형을 위한 방법 및 장치", 및 (7) "성형 시스템 내에서 능동 재료 소자를 이용하기 위한 제어 시스템"의 명칭인 관련 출원에서 언급되고, 이들은 모두 본 출원과 동시에 출원되어 있다.The present invention will be described with respect to some embodiments in which the active material element serves to detect and / or correct warpage and misalignment of the injection mold. However, active material sensors and / or actuators may be located at any location in the injection molding apparatus where misalignment and / or sealing problems may occur. Other applications for such active material elements include (1) "methods and apparatus for assisting with ejection from an injection molding machine using active material elements", and (2) "adjustable hot runner assembly seals and tips using active material elements. Method and apparatus for providing height ", (3)" Method and apparatus for controlling vent gap using active material element ", (4)" Method and apparatus for locking mold component using active material element ", (5)" methods and apparatus for vibrating melt in an injection molding machine using active material elements ", (6)" methods and apparatus for injection compression molding using active material elements ", and (7) Reference is made in the related application entitled "Control System for Using Active Material Elements in Molding Systems," all of which are filed concurrently with the present application.
후속 설명에서, 피에조세라믹 삽입체가 바람직한 능동 재료로서 설명될 것이다. 그러나, 자왜체 및 형상 기억 합금과 같은 능동 재료 그룹으로부터 다른 재료가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 가능한 다른 능동 재료 및 이들의 특성의 리스트가 표1에서 아래와 같이 제시되고, 이들 능동 재료 중 임의의 것이 본 발명에 따라 사용될 수 있다.In the following description, the piezoceramic insert will be described as the preferred active material. However, other materials from the group of active materials such as magnetostrictive and shape memory alloys can also be used in accordance with the present invention. A list of possible other active materials and their properties is presented below in Table 1, and any of these active materials may be used in accordance with the present invention.
(자료 출처: www.mide.com)(Source: www.mide.com)
2. 제1 실시예의 구조2. Structure of First Embodiment
본 발명의 제1 바람직한 실시예가, 코어 로크식의 사출 성형 기계 예비성형체 성형 스택(101)을 도시하는 도3에 도시된다. 스택은 게이트 삽입체(120), 공동(121), 네크 링(neck ring) 반부(122a, 122b), 코어(123) 및 코어 슬리브(124)를 포함한다. 코어 슬리브(124)는 몇개의 스프링 장전 패스너[예를 들면, 볼트(126), 와셔(127) 및 스프링 와셔(벨빌)(128)]가 코어판(129)에 슬리브를 체결하기 위하여 이를 통해 사용되는 플랜지(125)를 갖는다. 코어(123)는 환형 형상의 피에조세라믹 소자(131)를 받아드리도록 환형 채널(130)을 갖는다. 코어판(129)은 소자(131)에 배선 접속부(133)를 받아드리도록 와이어 홈(131)을 갖는다. 피에조세라믹 소자(131)는 또한 무선 수단(도시 생략)에 의해 구동될 수도 있다.A first preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 showing a core lock injection molding machine preform
피에조-전기 소자(131; piezo-electric element)는 피에조 전기 센서 또는 피에조 전기 액츄에이터(또는 이들의 조합)을 포함할 수도 있고, 예를 들면 마르코 쥐스템아날뤼제 운트 엔트비클룽 게엠베하에 의해 제조된 임의의 장치를 포함할 수도 있다. 피에조 전기 센서는 소자(131)에 인가되는 압력을 검출하고 배선 접속부(133)를 통해서 대응하는 감지 신호를 송신할 것이다. 피에조 전기 액츄에이터는 배선 접속부(133)를 통해서 작동 신호를 수신하고 코어판(129)과 코어(123) 사이에 대응하는 힘을 인가할 것이다. 하나 이상의 피에조 전기 센서가 환형 홈(130) 내의 임의의 원하는 위치(또는 임의의 다른 위치)로부터 압력을 감지하기 위하여 제공된다. 마찬가지로, 하나 이상의 피에조 전기 액츄에이터가, 코어판(129)에 대한 코어(123)의 연장 이동, 각동 이동 등을 수행하기 위하여, 서로에 대하여 및/또는 피에조 전기 센서와 연속적으로 또는 직렬로 제공되어 장착될 수도 있다.The piezo-
피에조세라믹 액츄에이터는 바람직하게는 환형 또는 원통형인 단일 액츄에이터이다. 현재의 바람직한 실시예에 따르면, 액츄에이터는 1000V의 전압이 배선(233)을 통해 인가된 때 길이가 대략 0.15 %만큼 증가한다. 그러나, 다수의 액츄에이터 및/또는 다른 형상을 갖는 액츄에이터의 이용은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려될 수 있고, 본 발명은 따라서 피에조세라믹 액츄에이터의 임의의 특정 구성으로 제한되어서는 안된다.The piezoceramic actuator is preferably a single actuator that is annular or cylindrical. According to the presently preferred embodiment, the actuator increases in length by approximately 0.15% when a voltage of 1000V is applied through the wiring 233. However, the use of multiple actuators and / or actuators with other shapes may be considered to be within the scope of the present invention, and the present invention should therefore not be limited to any particular configuration of the piezoceramic actuator.
바람직하게는 하나 이상의 별개의 피에조세라믹 센서가 플라스틱의 사출에 의해 유발되는 압력을 검출하도록 액츄에이터에 인접하여(또는 상술된 임의의 또는 관련 표면들 사이에) 제공될 수도 있다. 바람직하게는 센서는 제어기(143)에 감지 신호를 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 이용되는 피에조 전기 소자(즉, 피에조 전기 센서 및/또는 피에조 전기 액츄에이터)는 마르코 쥐스템아날뤼제 운트 엔트비클룽 게엠베하에 의해 제조된 임의의 장치를 포함할 수도 있다. 피에조 전기 센서는 액츄에이터에 인가되는 압력을 검출하여 배선 접속부(133)를 통해 대응하는 감지 신호를 송신하여, 제어기(143)가 폐쇄 루프 피드백 제어를 실행하는 것을 허용할 것이다. 피에조 전기 액츄에이터는 배선 접속부(133)를 통해 작동 신호를 수신하고, 작동 신호에 따라 치수를 밴경하고, 인접하는 주형 구성부품에 대응하는 힘을 인가하여, 주형 휨을 조정식으로 제어할 것이다.Preferably, one or more separate piezoceramic sensors may be provided adjacent to the actuator (or between any or related surfaces described above) to detect the pressure caused by the injection of the plastic. Preferably the sensor provides a sense signal to the
피에조 전기 센서가 임의의 원하는 위치에서 압력을 감지하도록 제공될 수도 있다는 것에 주의하자. 마찬가지로, 하나 이상의 피에조 전기 액츄에이터가 연장 이동, 각도 이동 등을 수행하기 위하여 연속적으로 또는 직렬식으로 제공되어 장착될 수 있다. 또한, 각각의 피에조 전기 액츄에이터가 밀봉 표면들 사이의 다양한 위치에서 변화하는 밀봉력을 제공하도록 별개도 제어될 수도 있는 하나 이상의 아치형, 사다리꼴, 장방형 등의 형상으로 분할될 수도 있다. 부가적으로, 피에조 전기 액츄에이터 및/또는 액츄에이터 세그먼트는 필요에 따라서 미세한 밀봉력 제어를 행하기 위하여 2개 이상의 층으로 적층될 수도 있다.Note that a piezoelectric sensor may be provided to sense pressure at any desired location. Likewise, one or more piezoelectric actuators may be provided and mounted continuously or in series to perform extended movements, angular movements, and the like. In addition, each piezoelectric actuator may be divided into one or more arcuate, trapezoidal, rectangular, etc. shapes that may also be controlled separately to provide varying sealing forces at various locations between the sealing surfaces. In addition, piezoelectric actuators and / or actuator segments may be laminated in two or more layers as necessary to effect fine sealing force control.
배선 접속부(133)는 피에조전기 센서 신호를 판독하거나 및/또는 피에조 전기 액츄에이터에 작동 신호를 제공하기 위하여 임의의 원하는 형태의 제어기 또는 처리 회로(143)에 결합될 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 범용 컴퓨터, 특수 용도의 집접 회로(ASCIs), 디지털 신호 처리기(DSPs), 게이트 어레이, 아날로그 회로, 전용 디지털 및/또는 아날로그 처리기, 하드 와이어 회로(hard-wired circuits) 등이 여기에서 설명된 피에조전기 소자(131)를 제어 또는 감지할 수도 있다. 하나 이상의 처리기를 제어하기 위한 명령이 플로피 디스켓, 하드 드라이브, CD-ROMs, RAMs, EEPROMs, 자기 매체, 광학 매체, 자기-광학 매체 등과 같은 임의의 원하는 컴퓨터 판독가능한 매체 및/또는 데이터 구조체에 기억될 수도 있다.The
본 실시예에 따른 피에조세라믹 소자의 이용은 상술된 사출 주형 조립체의 다양한 구성부품이 낮은 공차로 제조되는 것을 허용하여, 사출 성형 기계 구성부품 그 자체의 제조 비용을 감소시킨다. 이전에는, 기능적인 사출 주형을 달성하기 위하여 5 내지 10 미크론의 공차가 이용되었다. 추가 이점은 주조 구성부품의 정렬을 조정하는 능력을 포함하여, 주형 휨을 방지하고 임의의 장비 정지 시간의 길이를 감소시킨다.The use of the piezoceramic element according to the present embodiment allows the various components of the above-described injection mold assembly to be manufactured with low tolerances, thereby reducing the manufacturing cost of the injection molding machine component itself. Previously, a tolerance of 5 to 10 microns was used to achieve a functional injection mold. Additional advantages include the ability to adjust the alignment of casting components, preventing mold warpage and reducing the length of any equipment downtime.
3. 제1 실시예의 프로세스3. Process of the first embodiment
작동 시에, 주형이 폐쇄되고 클램핑 톤수가 주형에 인가될 때, 성형 스택(101)은 다음과 같이 이의 구성부품을 정렬한다. 게이트 삽입체(120)가 직경부(도시 생략)를 위치시킴에 의해서 공동(121) 내부에 끼워지고, 공동 암형 테이퍼(134)는 네크 링 삽입체(122a, 122b) 내에 대응하는 수형 테이퍼(135)를 정렬하고, 네크 링 수형 테이퍼(136)는 코어 슬리브(124) 내에 대응하는 암형 테이퍼(137)를 정렬하고, 그리고 코어 슬리브 내측 암형 테이퍼(138)는 코어 수형 테이퍼(139)를 정렬한다. 코어 슬리브(124)의 기부에서 스프링 장전된 고정 수단(바이어싱 수단)이 약간의 이동을 허용하고 코어 스피곳(140)이 코어 냉각 회로(141)의 밀봉을 위태롭게 하지 않고 코어 기부(126)에서 대응 공차를 갖기 때문에 코어 슬리브(124) 및 코어(123)는 이 테이퍼 정렬 방법에 따르게 하기 위하여 이동될 수 있다. 조립된 때 코어(123)의 기부 및 코어판(129) 사이에 약간의 갭(142), 전형적으로 0.1 ㎜ 미만이 있도록 소자(131)는 바람직하게는 환형 홈(130)의 깊이보다 약간 더 두껍다.In operation, when the mold is closed and the clamping tonnage is applied to the mold, the forming
클램프된 동안, 그리고 공동으로의 수지의 사출 동안, 그리고 사출 압력이 쌓이고 공동 내부에서 유지됨에 따라, 사출 압력은 소자(131)가 압축 부하로서 감지하는 코어판을 향한 힘을 가하도록 코어 및 코어 슬리브의 돌출된 영역 상에서 작용한다. 삽입체는 바람직하게는 이에 인가된 힘에 따라 변하는 전기 신호를 전송할 것이다. 이 신호는 압축 하중을 상쇄하기 위한 명령 신호가 송신되어야 하는 지를 판정하는 제어기(143)로의 통신용 신호를 처리하는 장치(도시 생략)에 송신된다. 예를 들면, 주형 공동 내의 조건을 변동시키도록 클램핑 힘 또는 사출 압력 또는 사출 속도를 조정하는 명령 신호가 송신될 수 있다.While clamped and during injection of the resin into the cavity, and as the injection pressure builds up and remains inside the cavity, the injection pressure causes the core and core sleeve to exert a force toward the core plate that the
다르게는, 소자(131)는 전력이 소자(131)에 공급되어(또는 제거되어) 크기가 팽창(또는 수축)하게 하여 그에 의해서 주형 스택(101)의 높이를 조정하는 모터(힘 발생기)로서 사용될 수도 있다. 이 실시예에서, 소자(131)는 바람직하게는 대략 1000 V가 인가된 때 대략 0.1 ㎜의 길이의 증가를 발생시킬 수 있는 길이가 55 내지 75 ㎜ 사이인 환형 원통부를 포함한다. 각각의 스택(101)의 높이를 개별적으로 제어함에 의해서, 전체로서 주형 구조물의 강성의 변동 및 특히 매니폴드판(114)의 휨이 일어날 수 있다. 예를 들면, 이 실시예에서, 만일 스택의 개별 높이 조정이 각각의 소자의 작동 범위 내, 이 실시예에서는 통상적으로 0.1 ㎜ 미만이라면, 모든 소자(131)(성형 스택 당 하나)가 스택들 사이의 균형잡힌 하중 분포가 일어나도록 동일한 전압을 제공받을 수도 있다.Alternatively,
4. 제2 실시예의 구조4. Structure of Second Embodiment
도4는 공동 로크식 스택을 위한 다른 예비성형체 성형 스택(102)을 도시한다. 스택은 게이트 삽입체(150), 공동(151), 네크 링 반부(152a, 152b) 및 코어(153)를 포함한다. 코어(153)는 몇 개의 스프링 장전 패스너[예를 들면, 볼트(156), 와셔(157) 및 스프링 와셔(벨빌)(158)]가 코어판(159)에 코어(153)를 체결하기 위하여 이를 통해 사용되는 플랜지(155)를 갖는다. 코어(153)는 환형 형상의 피에조세라믹 삽입체(161)를 받아드리도록 이의 기부에 환형 채널(160)을 갖는다. 코어판(159)은 소자(161)로의 배선 접속부(163)를 받아드리도록 와이어 홈(162)을 갖고, 배선 접속부(163)는 제어기(171)에 선택적으로 접속될 수도 있다. 통상적으로 0.1 ㎜ 미만의 유사한 조립체 갭(170)이 있다.4 shows another
선택적으로, 하나 이상의 분리된 피에조세라믹 센서가 주형 내부에서 위치 변화에 의해 유발되는 압력을 검출하기 위하여 제공될 수도 있다. 이들 센서는 또한 도관(163)에 의해서 제어기(171)에 접속될 수도 있다. 본 발명에 따라 사용되는 피에조 전기 소자(161)(예를 들면, 피에조 전기 센서 및/또는 피에조 전기 액츄에이터)는 마르코 쥐스템아날뤼제 운트 엔트비클룽 게엠베하에 의해 제조된 임의의 장치를 포함할 수도 있다. 피에조 전기 센서는 노즐 조립체 내부의 다양한 경계면에서 압력을 검출할 수 있고 도관을 통해 대응하는 감지 신호를 송신할 수 있어서, 그에 의해서 폐쇄 루프 피드백 제어를 행할 수 있다. 피에조 전기 액츄에이터는 그 후 도관을 통해 작동 신호를 수신하고 대응하는 힘을 인가한다. 피에조 전기 센서는 임의의 원하는 위치로부터 압력을 감지하도록 제공될 수도 있다. 마찬가지로, 하나보다 많은 피에조 전기 액츄에이터가 본 명세서에서 설명된 임의의 단일 액츄에이터 대신에 제공될 수도 있고, 액츄에이터는 연장 운동, 각도 운동 등을 행하기 위하여 연속적으로 또는 직렬로 장착될 수도 있다.Optionally, one or more separate piezoceramic sensors may be provided to detect the pressure caused by the position change inside the mold. These sensors may also be connected to the
전술된 것과 같이, 상술한 능동 소자 삽입체(161)를 사용하는 중요한 이점 중 하나는 사출 주형에 이용되는 제조 공차가 넓어지는 것을 허용하여, 주형 구성부품의 이들 구성을 기계가공하는 비용을 크게 감소시킨다는 것이다.As mentioned above, one of the significant benefits of using the
5. 제2 실시예의 프로세스5. Process of the second embodiment
작동 시에, 주형이 폐쇄되고 클램핑 톤수가 주형에 인가될 때, 성형 스택(102)은 다음과 같이 이의 구성부품을 정렬한다. 게이트 삽입체(150)가 직경부(도시 생략)를 위치시킴에 의해서 공동(151) 내부에 끼워지고, 공동 암형 테이퍼(164)는 네크 링 삽입체(152) 상의 대응 수형 테이퍼(165)를 정렬하고, 그리고 네크 링 암형 테이퍼(166)는 코어 상에서 대응 수형 테이퍼(167)를 정렬한다. 코어(153)는 코어의 기부에서 스프링 장전 고정 수단이 약간의 이동을 허용하고 코어 스피곳(168)이 코어 냉각 회로(169)의 밀봉을 위태롭게 하지 않고 코어 기부(159)에서 대응 공차를 갖기 때문에 코어(153)는 이 테이퍼 정렬 방법에 따르게 하기 위하여 이동될 수 있다. 소자(161)는 전술된 것과 같이 센서 및/또는 액츄에이터로서 이용될 수도 있다.In operation, when the mold is closed and clamping tonnage is applied to the mold, the forming
6. 제3 실시예의 구조6. Structure of the third embodiment
도5는 성형 스택을 이용하여 얇은벽 부품을 성형할 때 발생할 수 있는 일 문제점을 도시한다. 만일 유입하는 수지 유동이 공동을 정확하게 대칭적으로 충전하지 않는다면(즉, 만일 유동이 측벽을 흘러내릴 때 선택적인 코스(190)를 취할 때), 수지는 화살표 A에 의해서 지시되는 바와 같이 코어(191) 상에 불균형한 측력을 가할 수 있고, 그에 의해서 코어가 공동(192) 내부로 이동되게 할 수 있다. 이어지는 성형 부품은 부품이 불량이 될 정도로 충분히 얇은 벽일 수 있는 불균일한 측벽 두께를 갖는다.Figure 5 illustrates one problem that may occur when forming thin walled parts using a forming stack. If the incoming resin flow does not fill the cavity precisely symmetrically (ie, when the flow takes an
이 문제점을 극복하기 위한 실시예가 얇은벽 성형 스택(103)을 도시하는 도6 및 도7에 도시된다. 얇은벽 성형 스택(103)은 공동(180) 및 코어(181)를 포함한다. 코어는 코어판(182)에 코어(181)를 체결하기 위해 사용되는 몇몇 스프링 장전된 패스너[예를 들면, 볼트(183), 와셔(184) 및 스프링 와셔(벨빌)(185)]을 갖는다. 공동 상의 수형 테이퍼(186)는 암형 테이퍼(187)를 통해 코어(181)를 정렬하는 데 이용된다. 코어는 전술된 것과 같이 코어판에 대한 이의 위치를 조정할 수 있다. 코어 기부 내의 환형 리세스(188)는 배선 접속부(190)를 갖는 피에조세라믹 소자(189)를 수용하는 데 이용된다. 배선 접속부(190)는 선택적으로 제어기(193)로 연결될 수도 있다. 코어(181)의 기부와 코어판(182) 사이에는 약간의 공차가 있다. 도7은 도6의 코어 조립체의 평면도를 도시하고, 환형 형태의 다중 소자(189)의 배치를 도시한다. 8개의 소자(189a-h)는 개별 배선 접속부와 함께 도시된다. 이 실시예에서는, 각각의 소자는 대략 45 도의 호를 형성한다. 당연히, 동일한 또는 다른 형상을 갖는 임의의 수의 소자가 희망에 따라 사용될 수도 있다.An embodiment for overcoming this problem is shown in FIGS. 6 and 7 showing the thin-
7. 제3 실시예의 프로세스7. Process of the third embodiment
도6 및 도7에 도시된 실시예 및 코어 시프팅 문제점에 관하여 전술된 것과 같이, 코어(181)의 기부 내에 하나 이상의 피에조세라믹 힘 발생기(189a-h)를 선택적으로 통전시킴에 의해서 상쇄될 수 있다. 이전의 성형 부품의 불균형 측벽의 위치를 분석하고 코어가 이동되어 그 부품이 성형되게 한 방향을 판정함에 의해서, 적절한 소자(189) 또는 소자(189a-h)의 조합이 코어에 대항하여 상쇄력(countering force)을 가하기 위하여 통전될 수도 있어, 다음의 성형 사이클에서 코어 시프팅(이동)을 최소화할 수 있다. 소자(189) 또는 소자(189a-h)의 조합과 각각이 소자에 인가될 전압의 양을 선택함에 의해서, 적절한 상쇄력(강도 및 위치 모두의 측면에서)이 인가될 수 있다. 다음의 성형 재료는 부품의 벽 두께가 용인할 수 있는 한도 내로 정정될 때까지 대응책을 미세 조정하도록 추가로 분석될 수 있다.As described above with respect to the embodiment and core shifting problems shown in FIGS. 6 and 7, it may be offset by selectively energizing one or more
8. 제4 실시예의 구조8. Structure of the fourth embodiment
도8은 당업자가 예측할 수도 있는 부가적인 구성뿐만 아니라, 본 명세서에서 소개된 다른 바람직한 실시예에 적용할 수 있는 얇은벽 성형 스택의 제4 실시예를 도시한다. 센서 소자(110a-h) 및 액츄에이터 소자(189a-h)는 인접하게 장착되고, 하나의 소자가 모터로서 구성된 다른 소자의 치수 변화를 모니터링하는 센서로서 작동하도록 구성되어, 실시간 폐쇄 루프 제어가 2개의 소자의 동시 작동에 의해서 실행될 수 있다. 이 구성은 불균형 압축력의 즉각적인 검출을 허용하여, 신속하게 이를 정정한다. 각각의 센서 소자(110a-h)는 코어와 코어판 사이의 압축력 및/또는 인접하는 피에조 전기 액츄에이터(189a-h)의 변화를 검출하기 위하여 사용될 수도 있다. 인접하게 장착된 때, 이들 센서 및 액츄에이터는 또한 전술된 것과 같이 다양한 사출 성형 구성부품 사이의 압축력을 모니터링하기 위하여 사용될 수도 있다.FIG. 8 shows a fourth embodiment of a thin wall forming stack applicable to other preferred embodiments introduced herein, as well as additional configurations that would be appreciated by those skilled in the art. The sensor elements 110a-h and
이 얇은벽 성형 스택 실시예에서, 일 그룹의 센서 소자(110a-h)는 바람직하게는 일 그룹의 액츄에이터 소자(189a-h)에 옆(반경방향으로 내측)에 위치된다. 예를 들면 센서 소자를 액츄에이터 소자의 반경방향 외측에 위치시키거나 또는 폐쇄 루프 피드백 시스템을 형성하는 임의의 다른 구성과 같이 이 바람직한 구성을 벗어나는 것도 본 발명의 범위 내이다. 이 그룹의 센서에 의해 보내진 신호는 발생하고 있는 시프팅의 양 및 위치에 대응하고, 신호는 발생하는 코어 시프팅을 실질적으로 정정하기 위한 상쇄력이 인가될 수 있도록 적절한 상쇄 에너지 레벨을 산출하여 액츄에이터 소자(189a-h)에 전달할 수 있는 제어기(193)에 송신된다. 신호 처리 및 제어기 성능은 이 정정 방법의 이 적용이 실시간 피드백 루프로 코어 시프트를 정정하는 것을 허용할 정도로 충분히 빠르다.In this thin wall formed stack embodiment, the group of sensor elements 110a-h is preferably located laterally (inward in the radial direction) next to the group of
9. 결론9. Conclusion
이와 같이, 설명된 것은 사출 성형 장치에서 유용한 개선을 달성하고 주형 휨 및 오정렬을 최소화하기 위하여 사출 성형 기계에서 능동 재료 소자를 독립적으로 및 조합식으로 사용하는 방법 및 장치이다.As such, what is described is a method and apparatus for using active material elements independently and in combination in an injection molding machine to achieve useful improvements in injection molding apparatus and to minimize mold warpage and misalignment.
본 발명에 따른 유리한 특징은 1. 사출 성형 장치에서 힘을 발생시키거나 또는 힘을 감지하기 위하여 단독 또는 조합식으로 사용되는 능동 재료 소자, 2. 폐쇄 루프 제어된 힘 발생기에 의한 성형 장치의 휨의 상쇄, 3. 이전의 성형 부품으로부터 측정된 데이터로부터 계산된 미리 결정된 힘을 가하는 국부 인가 힘 발생기에 의한 성형 장치 내의 코어 시프팅의 정정을 포함한다.Advantageous features according to the invention are: 1. an active material element used singly or in combination to generate or detect force in an injection molding apparatus, 2. 2. of bending of a molding apparatus by a closed loop controlled force generator. Offset, 3. Correction of core shifting in the molding apparatus by a locally applied force generator that applies a predetermined force calculated from data measured from previous molded parts.
본 발명은 부품 축에 대해 직교하는 원형 단면 형상을 대체로 갖는 사출 성형 부품에 대한 뚜렷한 장점을 제공하지만, 당업자는 본 발명이 양동이, 페인트 통, 부품 상자, 및 다른 유사한 제품과 같은, 가능하게는 비원형 단면 형상을 갖는 다른 성형 제품에 동등하게 적용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 모든 그러한 성형 제품들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함된다.While the present invention provides a distinct advantage over injection molded parts that generally have a circular cross-sectional shape that is orthogonal to the part axis, those skilled in the art will appreciate that the present invention is possibly possible, such as in buckets, paint cans, parts boxes, and other similar products. It will be appreciated that it may be equally applicable to other molded articles having circular cross-sectional shapes. All such molded products are included within the scope of the appended claims.
첨부된 도면에서 윤곽선으로 도시되거나 블록에 의해 표시된 개별 구성요소들은 모두 사출 성형 분야에 공지되어 있으며, 그들의 특정 구성 및 작동은 본 발명을 수행하기 위한 작동 또는 최적 모드에 대해 중요하지 않다.The individual components shown as outlines or represented by blocks in the accompanying drawings are all known in the art of injection molding, and their specific construction and operation are not critical to the operation or optimal mode for carrying out the invention.
본 발명은 양호한 실시예로 현재 고려되는 것에 대해 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위의 기술 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 등가의 배열을 포함하도록 의도된다. 다음의 청구범위의 범주는 모든 그러한 변형 및 등가의 구조 및 기능을 포함하도록, 가장 넓게 해석되어야 한다.While the present invention has been described with respect to what is presently considered to be the preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment. On the contrary, the invention is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. The scope of the following claims is to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and equivalent structures and functions.
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